增程式电动汽车动力系统计算分析
增程式电动汽车动力系统参数匹配与仿真分析
关键 词 ：电动汽车;动力系统;参 数 ；匹配;仿真 Keywords：Electric Vehicle ；Power System ；Parameter；Matching ；Simulation
中图分类号:TH6:U469.72 文献标志码:A
文章编号=1672-0555(2021 )02-0040 -05
= J 600^(m^ + i n s )
⑷
代 入 相 关 参 数 ，计 算 得 到 增 程 器 输 出 功 率 广 为
22.3 kW。由此可选定发动机的额定功率为45 kW, 发 动 机 的峰值功率为60 kW，发电机的峰值功率为 63 kW0
4 整车仿真分析
4 . 1 整车模型
笔 者 采 用 AVL Cruise软 件 搭 建 增 程 式 电 动 汽 车整车模型。发 动 机 的 最 高 输 出 功 率 为 60 kW,发 动机在各种工况下所需点火控制曲面图如图2 所 示 。由 图 2 可 知 ，发动机转速为2 700 r/miri左右时 具 有 比 较 高 的 燃 油 经 济 性 。发 电 机 扭 矩 转 速 效 率 曲 面图 如 图 3 所示。由 图 3 可 知 ，发电机转速为3 000 r/min时 效 率 可 以 达 到 9 0 % ，由此增程器中发动机 的工作点选取3 000 r/ min。
主减速器传动比为4. 9 ，主 传 动 比 i 为 4. 9 ，代人相关
参 数 ，计 算 得 到 驱 动 电 机 的 最 高 转 速 不 低 于 2 619 r/min,额 定 转 速 \不 低 于 922 r/ min。
装 备 机 械 2021 No.2
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计算•分析
Calculation • Analyses
增程式汽车油耗的计算
增程式汽车油耗的简单计算一、简单计算说明：根据大家讨论的情况，假定在无风的平直路况下，连续以最高持续车速运行。
不使用电池，仅仅以发动机发电来驱动车辆。
计算不同时速下的百公里油耗主要目的是评估增程器的功率及油耗。
二、计算所使用的参数：1、整车参数：2、电机参数详见电机参数文档3、电池参数：（简单评估暂时不计算电池，仅是会议记录）容量：13KWh重量：136Kg电压：336V持续放电倍率：5C持续充电倍率：2C4、其他：93#汽油的密度为0.725g/ml，即0.725kg/L；发动机假设工作于最佳工作点，平均燃油消耗率为：240g/KWh三、计算过程：（计算公式见附录）1、定义汽车的持续车速，例如：120km/h2、由公式3计算电机转速：6666.8204 rpm3、由公式5计算车辆所需要的牵引力：0.7294 kN4、由公式1计算电机扭矩：36.2755 Nm5、由电机MAP图查得电机效率：0.96、由公式2计算电机输出功率：25.3262 KW7、根据电机效率得到电机的输入功率：28.1403 KW8、假设发电机效率也为．．．．．．．．．．．．0.99、得到发电机输入功率（发动机输出）：31.267 KW10、根据定义的车速得到汽车运行100Km所需要的时间：0.83333 h11、认为发动机工作在最佳工况，其燃油消耗率为0.240Kg/KWh。
12、按93#汽油的密度，得到百公里燃油消耗量：8.484 L四、反复计算得到下表：时速Km/h 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 发动机功率KW 31.3 25.3 20.2 15.9 12.4 9.4 7.1 5.1 3.6 2.4 百公里油耗L 8.484 7.488 6.583 5.766 5.035 4.390 3.828 3.349 2.952 2.636五、结果偏差说明：a 、由于电池可以2C 充电，可接受的最大充电功率约为27KW ，所以当汽车运行在低于110km/h （对应25.3KW ）时，实际上增程器工作在恒功率充电状态中，此时有一部分能量先进入电池，再放电用于驱动。
动力系统
一、文章1总结1..纯电动车的动力系统主要包括动力电池、驱动电机以及传动系统。
动力电池:是电动汽车唯一的能量来源，同时也为电动汽车上其它电力装置提供电能。
驱动电机:是将动力电池的电能转化为机械能的装置。
传动系统:是将驱动电机的动力传送给车轮，从而使电动汽车运行。
2.电机的峰值功率选择：:首先需要分别计算出电动汽车的最高车速、最大爬坡度以及加速时间三者所对应的功率，然后取最大值即为驱动电机的峰值功率。
表1 电机技术参数3.动力电池选择：动力电池的容量:电动汽车的续驶里程确定电池组容量。
电池组的总电压要大于等于电动机的额定电压。
二、文章2总结图1整车控制结构图图2:增程式纯电动车(混合动力汽车)动力系统工作模式(a)EV 模式：在电池电量充足时，发动发电机组不参与工作，车辆以动力电池组消耗能量的形式行驶，此时电池组的电量在不断消耗，即SOC 不断减少。
在这种运行模式下，车辆具有不可比拟的零排放性能和驾驶平顺性。
(b)串联驱动模式：在电池电量不足时，为了保证车辆性能和电池组的安全性，进入电量保持模式，发动机驱动整车行驶，当发动机不足以单独驱动车辆行驶时，动力电池提供功率需求不足的部分。
这种工作模式经常出现在高速行驶或中低速加速时。
(c)发电机组驱动行车发电模式：这种情况下，发动机单独驱动车辆行驶，发动机输出功率超出车辆需求的部分向动力电池充电，以此提高发动机工作效率和整车能量利用率。
(d)制动能量回收模式：当驾驶员踩下制动踏板或猛抬加速踏板时，整车进入制动能量回收模式，驱动电机进入发电状态，给动力电池组充电。
这种模式下，电制动和机械制动联合作用，二者的分配比例由整车行驶状态决定。
三、文章3总结电动车动力系统主要由驱动电机、动力电池、发电机和发动机组成。
驱动电机通过主减速器直接驱动车轮。
动力电池:是电动汽车唯一的能量来源，同时也为电动汽车上其它电力装置提供电能。
发动机和发电机组成APU 系统则为整车提供动力电池之外的能量需求。
浅谈增程式电动汽车动力系统控制策略优化
浅谈增程式电动汽车动力系统控制策略优化【摘要】本文主要针对增程式电动汽车动力系统控制策略进行优化研究。
在介绍了研究背景、研究目的和研究意义。
在首先介绍了增程式电动汽车动力系统的基本情况，然后详细讨论了电动汽车动力系统控制策略优化方法，并分别讨论了动力系统匹配优化、能量管理策略优化和动力系统协同控制优化。
在结论部分总结了研究成果，展望了未来研究方向，并强调了本研究的重要价值。
通过本文的研究和讨论，可以为增程式电动汽车动力系统的控制策略优化提供一定的参考和指导，推动该领域的发展和进步。
【关键词】增程式电动汽车、动力系统控制策略优化、能量管理策略、动力系统匹配优化、协同控制、研究背景、研究目的、研究意义、研究成果总结、未来展望、研究价值。
1. 引言1.1 研究背景增程式电动汽车是一种新型的汽车形式，具有传统汽车和纯电动汽车的双重特点。
在近年来，随着环保意识的不断增强和汽车行业的发展，增程式电动汽车逐渐成为汽车市场的一个热门话题。
增程式电动汽车的动力系统控制策略优化仍然存在一些挑战与问题，需要进一步研究和探讨。
增程式电动汽车与传统汽车和纯电动汽车相比，其动力系统具有更为复杂的结构和工作原理。
如何设计合理有效的控制策略，以实现动力系统的高效运行，是当前亟需解决的问题。
随着电动汽车技术的不断发展和完善，动力系统的控制策略也需要不断优化和提升，以适应不同驾驶场景和需求，提升汽车的整体性能和用户体验。
针对增程式电动汽车动力系统控制策略优化这一问题，有必要开展深入的研究和探讨，以促进增程式电动汽车技术的进步与发展。
1.2 研究目的本研究的目的是探索增程式电动汽车动力系统控制策略的优化方法，旨在提高车辆的能效和性能表现。
通过对动力系统的匹配优化、能量管理策略的优化以及动力系统协同控制优化等方面进行深入研究，希望能够有效提高增程式电动汽车的整体性能并延长其续航里程。
研究还将探讨如何更好地平衡动力系统的功率输出和能量消耗，以实现对增程式电动汽车动力系统的有效控制，并最终达到提高车辆使用效率和降低碳排放的目的。
增程式电动汽车动力系统参数匹配与仿真优化研究
参考内容二
一、引言
随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，电动汽车成为了可持续发展的未来 趋势。其中，增程式电动汽车因其具有较高的燃油效率和良好的续航里程而受 到广泛。本次演示旨在探讨增程式电动汽车动力系统参数匹配及能量管理策略， 旨在为其进一步发展和应用提供理论支持。
二、文献综述
在过去的研究中，许多学者对增程式电动汽车的动力系统参数匹配和能量管理 策略进行了探讨。然而，大多数研究集中在动力系统的优化设计和提高能量利 用率方面，而对能量管理策略的研究相对较少。因此，本次演示将重点研究增 程式电动汽车的能量管理策略，以期为提高整车性能和续航里程提供新的思路。
然而，本次演示的研究仍有不足和局限性。例如，未考虑实际应用中的多种复 杂因素如路况、气候等，这些因素可能对车辆性能产生影响。针对这一问题， 建议在后续研究中引入更多实际应用场景，进行更为精细的仿真分析和实验验 证。
此外，本次演示主要了动力系统的参数匹配和仿真优化，未涉及电池等储能装 置的能量管理策略研究。未来研究可进一步探讨储能装置的优化配置和管理策 略，以实现整个电动汽车系统的全面优化。
三、研究方法
本次演示采用实验设计法，以某款增程式电动汽车为研究对象，通过对其动力 系统进行参数匹配，以及制定不同的能量管理策略，进行实际工况下的试验测 试。同时，采用数据采集设备和相应的分析软件，对实验数据进行整理和分析。
四、结果与讨论
通过实验测试，本次演示发现，增程式电动汽车的动力系统参数匹配对于整车 的性能和燃油效率具有重要影响。在制定能量管理策略时，需要充分考虑行车 工况、电池状态等因素，以实现能量的优化分配。此外，合理的能量管理策略 能够显著提高整车的续航里程和运行稳定性。
五、结论
通过本次演示的研究，可以得出以下结论：
增程式电动客车动力系统匹配设计仿真分析
增程式电动客车动力系统匹配设计仿真分析柳建新;徐贤亚;尚明利;郭广海【摘要】Based on the AVL/CRUISE and Matlab/Simulink softwares, the authors combine with the development processes of energy management strategy for an extended-range electric bus to give a research on the bus power sys-tem parameters matching, simulation modeling, energy management and other key problems.%基于AVL/CRUISE和Matlab/Simulink软件，结合某一款增程式电动汽车能量管理策略的开发过程，对整车动力系统参数匹配、仿真建模、能量管理等关键问题进行研究。
【期刊名称】《客车技术与研究》【年(卷),期】2016(038)002【总页数】3页(P21-22,36)【关键词】增程式电动客车;动力系统;匹配设计;仿真分析【作者】柳建新;徐贤亚;尚明利;郭广海【作者单位】郑州宇通客车股份有限公司，郑州 450061;郑州宇通客车股份有限公司，郑州 450061;郑州宇通客车股份有限公司，郑州 450061;河南省郑州市消防支队，郑州 450006【正文语种】中文【中图分类】U469.72;U461.2本文基于AVL/CRUISE和Matlab/Simulink软件，搭建一款增程式电动客车的整车仿真模型，作为后续控制参数优化和硬件在环仿真的基础[1]。
AVL/CRUISE仿真软件在研究汽车动力性、燃油经济性、排放性能等方面简单快捷；Matlab/Simulink能够非常直观和方便地进行能量管理策略建模，并与整车AVL/CRUISE模型进行联合仿真。
增程器发动机匹配计算公式
增程器发动机匹配计算公式随着汽车工业的发展，发动机技术也在不断进步。
其中，增程器发动机作为一种新型的动力系统，受到了越来越多的关注。
增程器发动机可以在不改变原有发动机结构的情况下，提高发动机的功率和燃烧效率，从而提高汽车的性能和燃油经济性。
然而，要实现增程器发动机的优化匹配，需要进行一系列的计算和分析。
本文将介绍增程器发动机匹配计算公式，并探讨其在实际应用中的意义和作用。
增程器发动机匹配计算公式是指通过一系列的数学模型和计算方法，来确定增程器发动机的参数配置和优化方案。
这些参数包括增程器的尺寸、形状、进气压力、进气温度、燃油喷射量等。
通过合理的匹配计算，可以使增程器发动机在不同工况下都能够实现最佳的性能表现，从而达到节能减排、提高动力性能的目的。
在增程器发动机匹配计算中，有一些常用的公式和模型，可以帮助工程师们进行精确的计算和分析。
其中，最重要的是增程器的压气机和涡轮机的匹配计算公式。
这些公式通常包括增程器的进气量、压气机的压气比、涡轮机的膨胀比等参数。
通过这些公式的计算，可以确定增程器的最佳工作状态，从而提高发动机的功率输出和燃烧效率。
除了压气机和涡轮机的匹配计算公式外，还有一些其他的参数和模型需要考虑。
例如，增程器的进气管道和排气管道的长度和直径，燃油喷射系统的工作压力和喷射角度，增程器的控制系统和调节策略等。
这些参数都会对增程器发动机的性能产生影响，因此在匹配计算中都需要进行精确的分析和计算。
在实际应用中，增程器发动机匹配计算公式的意义和作用是非常重要的。
首先，通过匹配计算，可以确定增程器发动机的最佳参数配置，从而提高发动机的动力性能和燃油经济性。
其次，匹配计算可以帮助工程师们预测增程器发动机在不同工况下的性能表现，从而指导实际的设计和调试工作。
最后，匹配计算还可以为增程器发动机的优化设计提供理论依据和技术支持，为发动机制造商和汽车制造商提供参考和指导。
总之，增程器发动机匹配计算公式是实现增程器发动机优化设计和应用的重要工具。
增程式电动车动力匹配与控制策略研究
ｋ Ｗ。驱动 电机的转速和电机的体积 、 成本有直接 影 响 ，最高转速大于 ６ ０ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ的称 为高速电 机， 常用于电动车的匹配。初步选择电机 的最高
转速为 ７ ５ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ 。 驱动电机的最高转速和额定 转速的比为扩大恒功率系数 ，一般取 ２ ～ ４ ，所以 求得额定转速范 围是 １ ８ ７ ５ ３ ７ ５ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ 。电动车 选 用 驱 动 电机 的额 定 电压 一 般 在 １ ０ ０ ～ ４ ０ ０ Ｖ 之
传动 比对 电动 车的 动力性 和经 济性有 着 至关
重要的影响 ， 传动 比选得过大 、 过小都使得电动车
［
＋
２
。Байду номын сангаас
】
（ １ ）
的性能大打折扣【 ３ Ｊ 。对于增程式电动车而言 ， 由于 驱动 电机有 良好 的驱动 、 调 速特性 ， 一 般简 化动力
３
ｎ ．
焘 ＋
车辆以最高车速行驶时 ， 传 ＋ 系统而采用单级传动。 动 比应满足 ２ 个条件 ： １ ）电机的最高转速满足最
（ ２ ） 。
２ １ ２ ５ ｔ ｍ 】 ｘ２． ５ ． ｌ ＊ ｍ
．
高车速的要求 。２ ） 车轮驱动力应大于等于行驶阻 力。所以可以确定传动 比范围：
间， 在 功率 不 变 的条 件 下 ， 电 机 的 电压 越 大 ， 电流
电池组主要是由电池单体串并联组成 ， 电池的
串联为 了增加 电池总 电压 ． 电池并联 为 了增加 电池 的容 量 。电池 总 电压 需要 与 电机 的工作 电压相 匹 配 ，总容量要 满足纯 电动续驶里程 的设计要 求 。 电 池组功率要覆 盖到电机所需 要 的功率 。因此要对单
增程式电动汽车结构及工作模式分析
增程式电动汽车结构及工作模式分析增程式电动汽车，又称为插电式混合动力汽车，是一种集纯电动汽车和传统燃油汽车优点于一身的新型汽车。
它采用电力驱动车辆在短途行驶时，并通过燃油发动机为电池充电，以提供较长的续航里程。
其结构和工作模式分析如下：一、结构分析：1.电动机：增程式电动汽车拥有一台或多台电动机，负责提供车辆的动力。
电动机通常位于车辆的前部或后部，并与车辆的传动系统连接。
它可以根据驾驶员的需求提供动力，也可以作为发电机充电电池。
2.燃油发动机：为了提供车辆较长的续航里程，增程式电动汽车通常配备一台燃油发动机，用于为电池充电。
燃油发动机通常与发电机相结合，以便在需要时生成电能。
3.电池组：电池组是增程式电动汽车最关键的部件之一，负责存储电能以供电动机使用。
电池组通常由多个电池模块组成，并位于车辆底盘或后备箱内。
常用的电池技术包括锂离子电池和镍氢电池。
4.控制系统：增程式电动汽车的控制系统用于管理电动机和燃油发动机的工作，以确保优化的驾驶性能和燃油经济性。
控制系统还包括车辆的电子控制单元（ECU），以监测和调节车辆的各项功能。
5.充电系统：增程式电动汽车的充电系统包括电池充电器和充电插口，用于将外部电源的电能转化为可供电池组使用的电能。
充电系统通常与车辆的控制系统相连接，以监测电池的充电状态和调节充电速度。
6.能量回收系统：为了提高车辆的能源利用率，增程式电动汽车通常配备能量回收系统，用于将车辆制动时产生的能量转化为电能并储存到电池中。
这个过程称为再生制动，可以减少制动过程中能量的浪费，并提供额外的驱动能量。
二、工作模式分析：1.纯电动模式：当电池充满电时，车辆可以在纯电动模式下运行，只使用电动机提供的动力。
在这种模式下，车辆零排放，驾驶体验静音且平顺。
纯电动模式适用于短途行驶，如城市通勤或购物。
2.混合动力模式：当电池电量降低时，燃油发动机会启动并转动发电机，为电池充电，并直接或间接地为电动机提供动力。
基于动力性的增程式电动汽车动力参数匹配分析
192021年第03期・增程式电动汽车利用驱动电机作为驱动车辆的动力源，以动力电池组为主要能源，而发动机—发电机组作为增程器，提供辅助动力。
增程器的使用增加了整车的续航里程，但是不匹配的动力系统不仅无法降低能耗，反而增加车重，对整车的成本、能耗、动力性产生不利影响，违背设计初衷。
因此，有必要对增程式电动汽车的动力系统参数匹配进行研究。
本文以增程式电动汽车动力性为研究目标，分析加速能力、爬坡能力、最高车速和减速器速比、驱动电机参数之间的匹配关系，基于AVL CRUISE 整车模型对纯电动模式下增程式电动汽车的动力性进行仿真验证，达成增程式电动汽车动力性的合理匹配。
整车性能参数输入本文增程式电动汽车选定整车基本参数和性能目标，如表1与表2所示。
动力总成参数匹配1.电机功率计算（1）最高车速确定电机功率在增程车型中，驱动电机是唯一动力驱动装置，整车的动力性很大程度上取决于电机的峰值功率。
按设计目标要求，半载时最高车速为140 km/h ，30 min 最高车速为120 km/h ，在平直道路上以最高车速行驶时，电机峰值功率应大于或等于以该车速行驶时的滚动阻力功率和空气阻力功率之和，见公式（1）：基于动力性的增程式电动汽车动力参数匹配分析针对增程式电动汽车动力系统参数匹配问题，以某增程式整车参数为基础，基于加速能力、爬坡能力、最高车速的动力性目标，通过对增程式电动汽车动力系统的主要参数进行理论计算、完成参数匹配并选型，并在Cruise 软件中建立模型完成整车动力性仿真分析。
□ 福建船政交通职业学院 柳玉升 李智强参数名称单位数值轴距mm2 602整备质量kg 1 440最大总质量kg 1 815轮胎滚动半径m 0 315风阻系数%34.5迎风面积 2.36表1 整车基本参数表2整车性能目标参数名称单位性能目标EV 模式最高车速km/h 140REV 模式最高车速km/h 12030 min 最高车速km/h 1200～100 km/h 加速时间s 12最大爬坡度%40式中，P max1是电机峰值功率；ηT 是传动系统效率；ƒ是滚动阻力系数。
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对 于所 需 电动 机 的驱 动 转 矩 ，则 是 依 据 最 大 池 向 电动 机 输 出能 量 ，而 启 动 发 动 机发 电直 接 驱
爬坡角度 、轮胎半径以及传动 比进行计算 ：
动电动机运转。发 电机发出的功率应与电动机的
ｒ． ｘ
ｍ’ｇ（ ｃ。ｓ ＋ｓｉｎ ）。ｒ
式 中： ——传动 比， ——轮胎的半径。 电 动 机 峰 值 转 矩 与 爬 坡 角 度 关 系 如 图 ３
７６
机 电技术
２０１６年 ２月
２ 动力系统选 型计算
２．１ 电动机的选型计算
电动机在增程式 电动车 中是驱动车辆的动力
源 ，选 型过 程 中应 满 足 ３个 主要 的边 界 条 件 ，即所
选 的电机 的峰值 功率 （ ）应满足车辆 的最高车
速 、最大爬坡度 、以及加速时间要求 ，分别表示为
所 示 。 通过 上述 计算 初 步选 定 电动 机选 型 参数 如 表
功率相当 ，并且在综合考虑发电机效率 、发动机 的 效率 、发动机经济 区域 以及 ＮＥＤＣ循环下 电动机 驱动功率分布等 因素后进行 ＡＰＵ参数 的选择（结 果 见表 ４）。
３ 整车建模与仿真
３所 示 。
Ｃｒｕｉｓｅ是 ＡＶＬ公 司开 发 的一 款 汽 车正 向开 发
按 照整车能够保证 以６０ ｋｍ／ｈ车速恒速行驶 ２００ ｋｍ，初步确定电池参数为电压３００ Ｖ、容量９０ Ａ·ｈ。
２－３ ＡＰＵ参 数 的 匹配
增 程 式 电动 汽 车 的发 动 机— —发 电机 系统 即
图 ２ 动力 电池 的电池 容量 低 于某 个 阀值时 ，控制系统检测到该阀值后 ，将关闭动力电
式中 产＿＿滚动阻力系数 ；ｍ——半载质量 ；叼—— 动续驶里程等参数计算 ：
系统效率 ；ｃ厂一 空气阻力系数 ；Ａ——迎风面积 ； — — 最 高车 速 ； — — 爬坡 车速 ； —— 最 大 坡
：
墨
” ＳＯＣＡ７０％￣－ｑ。Ｖ
度 角 。
式 中 ：卜 额 定 总 能量 ；Ｐｆ — — 匀 速行 驶 电机 功
计算过程简化后仅将最高车速所对应 的峰值 率 ；卜 续 驶里程 数 ；ＳＯＣ△７０％——７０％的放 电
醯 一 一 ● ； 一。 姗 功率近似于电动机所需的峰功率 ，电机的峰值功 量 ； 综合效率 。
率 与行 驶 车速关 系 如 图 ２所 示 。
动 力 电池额 定容 量 ：
ＱＥ＝＿１００ ０Ｗ
只一、 一只… 即 ：
尸 。
＞｛Ｐ１ ，Ｐ２ ，Ｐ３ ）
最高车速所需要的峰值功率为 ：
Ｐｌｍ ＝吉 ＋
图 ３ 驱动扭矩与最大爬坡度关 系图
表 ３ 电动机基 本参数
基本参数 额定／峰值 功率／ｋＷ
数值
最大爬坡度所需要的峰值功率为 ：
额定／峰值转矩／Ｎ·Ｉｎ
额定／峰值转速／（ｒ／ｍｉｎ）
＝
［ｍ＇ｇ＂ｓｉｎａ＋ｍ＇ｇ ｎ ＋
］
额定 电压厂ｖ
加速性能所需的峰值功率为 ：
２．２ 动 力 电池 组选 型计算
ｍ ‘
＋
＋
动力 电池组总容量依据纯电动续驶里程数所
ｃｄ ’
．
２１．２５×２．５ ｔｍ］
决定 的 ，即动力 电池组总容量应 能覆盖纯 电动续 驶条件下按照电机所需功率 、续驶速度 、车辆纯 电